編者按：日前， Imagination Technologies宣布推出一款用于車載智能和交互的汽車圖形處理器（GPU） IP產品 DXS 。全新的DXS是一款可擴展、靈活的GPU IP產品，專為處理駕駛艙、信息娛樂和高級駕駛輔助系統中的圖形和計算工作負載而打造。除了計算性能有了令人驚嘆的進步外，DXS在分布式安全性方面的創新實踐更是引人關注，它完美地消除了實現ASIL-B等級功能安全的額外開銷。

　　眾所周知，汽車芯片市場過去一直由傳統的芯片玩家把持，但是隨著汽車電氣化、智能化程度越來越高，越來越多的汽車OEM和ODM開始涉足這一市場，傳統芯片廠商提供的產品無法滿足汽車廠商制造具務獨特功能的差異化整車需求，因此汽車廠商開始下場投資，設計開發自有的汽車核心芯片。

　　在過去的十年里，汽車數字駕駛艙、全寬儀表盤顯示屏和后排娛樂屏幕提供了類似智能手機的視覺體驗。因Imagination在3D圖形性能、靈活的多任務處理和強大的安全性方面的出色表現，使其IP產品在汽車應用領域受歡迎程度迅速攀升，成為汽車領域領先的GPU IP供應商。

　　Imagination此次推出的全新DXS GPU 產品的三大亮點令人驚喜：一是其峰值性能比Imagination上一代汽車GPU提高了50%，可擴展至192 GPixel/s、6 TFLOPS和 24 TOPS；二是計算工作負載性能提升多達十倍；三是引入創新的分布式功能安全機制，以最小的開銷實現ASIL-B等級功能安全?。

圖形渲染和計算性能雙突破

　　現今已進入了軟件定義汽車的時代，硬件設計需要具有長期屬性，這促使硬件設計人員去選擇靈活且可編程的處理器——這些處理器不僅可以處理當前的人工智能工作負載，而且還能適應未來出現的新需求。因此，汽車用GPU不僅需要強大的圖形圖像渲染能力，同時也要具備強大的計算能力。

　　據Imagination產品總監章政介紹，Imagination DXS GPU可支持一輛汽車的所有圖形和計算要求，算力可從單核0.25 TFLOPS的配置，擴展到1.5 TFLOPS的處理能力，這意味著該處理器的峰值性能比Imagination上一代汽車GPU IP提高了50%。

Imagination產品總監章政

　　由于它采用了在D系列PowerVR架構中引入的相關特性，如流水線數據主控和2D雙速紋理處理，從而在性能效率上比上一代汽車GPU IP提高了20%，并確保其在實際基準測試中的表現優于競品IP內核。?

與此同時，DXS針對下一代車輛智能所需的計算工作負載進行了優化，如計算機視覺和數據處理。通過將DXS的基礎硬件與新增的FP16流水線和一組新的計算庫及AI工具包相結合，用戶可以在計算工作負載方面實現比上一代產品高達十倍的性能提升。

第一款帶有“分布式安全機制”的處理器

　　在此之前，?汽車廠商在實現功能安全時普遍采用的是“雙核鎖步法”和“負載重復法”，但這兩種方法都需要犧牲硅片面積和負載性能。雙核鎖步法，硅片面積增加100%；以及工作負載重復法，安全工作負載性能減半。

　　現在，采用了全新的“分布式安全機制”解決方案使DXS在性能、功耗或面積（PPA）開銷遠小于上述兩種方法的情況下，實現了ASIL-B功能安全。分布式安全機制利用了當今處理器固有的并行性，以及任何線程都不會被完全利用的事實，將這些線程組合成對，并在空閑時注入安全測試，從而在ASIL標準設定的時間范圍內識別故障。因此，分布式安全機制對GPU性能的影響幾乎為零，而面積代價極低，估計僅為10%。?

　　據章政介紹，采用分布式安全機制是一種更為智能的方法，通過設計實現處理核心的內在安全，而不僅僅是依賴于傳統的DCLS（雙核鎖步）方法，雖然后者在某種程度上較為穩健，但在面積效率上卻并不理想。

　　這種方法的結果是，可以在幾乎不增加面積開銷的情況下維持性能目標，同時保持安全完整性。此外，它消除了對復雜、繁瑣且經常無效的軟件測試庫的需求，簡化了更廣泛的系統集成要求，從而總體上大幅降低成本。

　　更重要的是，這些安全機制具有足夠的靈活性和可擴展性，能夠支持混合關鍵性系統，并且為實現高可用性的ASIL-D級別設備或等效安全標準提供了一條清晰路徑。

?全新計算庫和人工智能工具包

　　與硬件同時開發的還有一套新的計算庫（imgBLAS、imgNN、imgFFT），它們可幫助軟件開發人員實現高達80%的GPU利用率。這也將加速常見計算工作負載的處理，如計算機視覺和ADAS系統感知數據的預處理和后處理。?

　　這些庫與新的參考工具包（oneAPI和TVM）相結合，創建了一個基于開放標準的實用軟件棧，軟件開發人員可以利用該軟件棧輕松地將其計算應用移植到基于Imagination IP的硬件上，并最大限度地提高其性能。?

豐富的軟件生態

　　Imagination的汽車GPU支持OpenGL? ES、Vulkan?、OpenGL?和OpenCL?。它們可運行流行的汽車操作系統，如QNX和Green Hills軟件公司的INTEGRITY RTOS，以及Linux和Android。基于硬件的虛擬化技術使Imagination GPU能夠同時運行多達八個操作系統，并通過完全的內存隔離，實現完全安全的GPU多任務處理。Imagination與全球領先的安全關鍵型圖形和計算軟件驅動程序和庫構建者和提供商CoreAVI合作開發安全關鍵型驅動程序，從而為Imagination GPU提供OpenGL SC和Vulkan SC支持。

　　“隨著汽車的自主化程度越來越高，人們更加重視汽車能夠以適當的方式去檢測和處理故障的能力。”章政表示，“Imagination能夠通過全面覆蓋了硬件和軟件的完整安全性工具包，來滿足汽車行業的復雜要求。”